Warren W. Chupp

On the observation of an antiproton star in emulsion exposed at the bevatron

SummaryIn connection with the antiproton investigation at the Bevatron several stacks of nuclear emulsions have been exposed in a magnetically selected beam of negative particles. The selected particles were produced in a copper target, bombarded with protons of 6.3 GeV, and had a momentum of 1.09 GeV/c. The experiments were designed to observe the annihilation process undergone by an antiproton brought to rest inside the emulsion. The details of the investigation are given in Section 2. Section 3 contains an estimate of the number of expected annihilation stars as obtained from previous measurements with counter experiments reported by Chamberlain, Segrè, Wiegand and Ypsilantis. Section 4 contains the description of the only event found so far. The mass of the primary particle responsible for it, as obtained from a weighted average using several independent methods is (1824 ±51) me. The star produced by it, is associated with a minimun release of « visible » energy of ∼ 826 MeV while the corresponding unbalanced « visible » momentum amounts to ∼ 520 MeV/c.RiassuntoIn relazione con il piano di ricerca dell’antiprotone al Bevatrone, alcuni pacchi di emulsioni nucleari sono stati esposti ad un fascio di particelle negative separate magneticamente. Le particelle selezionate sono state prodotte in una targhetta di rame, bombardata da protoni di 6.3 GeV, ed avevano un momento di 1.09 GeV/c. L’esperimento è stato progettato allo scopo di osservare il processo di annichilazione provocato da un protone negativo che si arresti dentro l’emulsione. I dettagli della ricerca sono dati nel § 2. II § 3 contiene una stima del numero delle stelle dovute a processi di annichilazione che ci si doveva aspettare in base a precedenti misure eseguire con contatori da Chamberlain, Segrè, Wiegand e Ypsilantis. II § 4 contiene la descrizione del solo evento trovato finora. La massa della particella primaria che lo produce, calcolata da una media pesata su risultati ottenuta con diversi metodi indipendenti, è (1824 ±51) me. La Stella prodotta è associata con una energia minima « visibile » di ∼ 826 MeV mentre il corrispondente momento « visibile » è sbilanciato di ∼ 520 MeV/c.

Properties of negative K-mesons

SummaryAn analysis of interactions of 420 MeV/c K−-mesons incident on a nuclear emulsion stack has been carried out. By following K−-mesons along the track, we obtained information on the interaction of K−-mesons in flight and at rest. The differential scattering cross-section was fitted with diffraction scattering off a black disk with radius 1.32 ·A1/3 fermis in agreement with the total reaction cross-section. A compilation of K−-H elastic scattering and absorption events is presented, giving cross-sections of Σkh (scattering)= (48.4−11+15) mb and (ΣKH (absorption) = (11.4-5+9) mb. The inelastic scattering of K−-mesons in complex nuclei has been found to be only 4% of the absorption cross-section. The average energy losses in K− inelastic scattering events is ~ 50% of the incident K energy, in contrast to a 25% loss for K+ inelastic scattering. In the course of this work we have observed a number of decays in flight. Combining these with earlier data, we obtain a mean life of τκ-=(1.3+0.4-0.3)·10-8s. We have identified some of the secondaries from decays in flight, namely 2 Kπ2, Kμ2, and 1Ke3. From K−-H absorption events we have obtained a Σ−Σ+ mass difference of (13.9±1.8) me and a value of the K- mass of (966.7±2.0) me. From an analysis of the charged pion spectrum obtained from K- interactions at rest, it was possible to calculate the ratio of λ to Σ hyperons produced in the primary interaction. We find that in the primary K− nucleon absorption reaction, Σ-hyperon formation dominates over λ-hyperon formation. An energy and strangeness balance shows that 70% of the K− stars at rest emit a λ-particle. This means that about 60% of the Σ-hyperons that are produced are converted to λ-hyperons inside the nucleus in which they were formed.Riassuntoè stata eseguita l’analisi delle interazioni dei mesoni K− di 420 MeV/c incidenti su un paoco di emulsioni nucleari. Seguendo i mesoni K− lungo la traccia abbiamo ottenuto informazioni sull’interazione dei mesoni K− in volo e a riposo. La sezione d’urto differenziale è stata adattata alla sezione d’urto totale della reazione, con uno scattering per diffrazionè con raggio 1.32 A1/3 fermi in accordo con la sezione d’urto totale della reazione. Si presenta una compilazione di eventi di scattering e di assorbimento K−-H, dando sezioni d’urto di ΣKH (scattering) = (48.4−11+15) mb e ΣHK (assorbimento) = (11.4−5+9 ) mb. Lo scattering inelastico dei mesoni K− in nuclei complessi è stato trovato essere solo il 4% della sezione d’urto di assorbimento. Le perdite medie di energia negli eventi di scattering K− anelastici è ~50% dell’energia dei K incidenti in contrasto con la perdita del 25% per gli scattering K+ anelastici. Nel corso del presente lavoro abbiamo osservato alcuni decadimenti in volo. Combinando questi con dati precedenti otteniamo una vita media Τk− = (1.3−0.3+0.4.10-8 s. Abbiamo identificato alcuni dei secondari dei decadimenti in volo: 2 Kπ2, 2 KΜ2 e 1 Ke3. Dagli eventi di assorbimento K−-H abbiamo ottenuto una differenza di massa Σ--Σ+ di (13.9 ± 1.8) me e per la mass del K− il valore (966.7 ± 2.0) me. Dall’analisi dello spettro dei pioni carichi ottenuto dalle interazioni K− a riposo è stato possibile calcolare il rapporto fra gli iperoni A e Σ prodotti nell’interazione primaria. Troviamo che nella reazione primaria di assorbimento di un K−, la formazione di iperoni Σ prevale sulla formazione di iperoni λ. Il bilancio energetico e della stranezza mostra che il 70 % delle stelle K− a riposo emettono una particella λ. CiÒ significa che circa il 60 % degli iperoni Σ prodotti si convertono in iperoni λ all’mterno del nucleo in cui si formano.

Example of an Antiproton-Nucleon Annihilation

The existence of antiprotons has recently been demonstrated at the Berkeley Bevatron by a counter experiment. The antiprotons were found among the momentum-analyzed (1190 Mev/c) negative particles emitted by a copper target bombarded by 6.2-Bev protons. Concurrently with the counter experiment, stacks of nuclear emulsions were exposed in the beam adjusted to 1090 Mev/c negative particles in an experiment designed to observe the properties of antiprotons when coming to rest. This required a 132 g/cm2 copper absorber to slow down the antiprotons sufficiently to stop them in the emulsion stack. Only one antiproton was found in stacks in which seven were expected, assuming a geometric interaction cross section for antiprotons in copper. It has now been found that the cross section in copper is about twice geometric, which explains this low yield.

Antiproton Star Observed in Emulsion

In connection with the antiproton investigation at the Bevatron we planned and carried out a photographic-emulsion exposure in a magnetically selected beam of negative particles. The magnetic system was identical to the first half (one deflecting magnet and one magnetic lens) of the system used in the antiproton experiment of Chamberlain, Segre, Wiegand, and Ypsilantis. The selected particles left the copper target in the forward direction with momentum 1.09 Bev/c.